响应面法优化制备戊烯/辛烯/十二烯共聚物减阻剂

采用溶液聚合法,选用Ziegler-Natta催化剂,将1-戊烯作为单体之一,合成了1-戊烯/1-辛烯/1-十二烯三元共聚物减阻剂,通过核磁共振仪（¹³C NMR）、傅里叶变换红外光谱计（FT-IR）、X射线衍射（XRD）对聚合物的结构与性质进行了表征,并采用室内环道装置评价了聚合物的减阻性能。采用响应面分析法通过建立减阻率与各因素之间的Box-Behnken数学模型,对三元共聚工艺进行优化,最优聚合条件为：戊烯量0.07 ml,十二烯：辛烯=4,主催化剂量0.07 g,助催化剂量0.4 ml,在此条件下得到的三元共聚物在添加量10×10^-6时减阻率为59.79%。在实验选取的添加量范围内,各因素对减阻率影响显著性顺序为：戊烯添加量 >助催化剂用量 >主催化剂用量 >十二烯：辛烯;各因素之间的交互作用也显著存在。引入戊烯制备所得的减阻剂结晶度下降,溶解效果明显优于1-辛烯/1-十二烯二元共聚物,减阻率得到了提高。     

聚α-烯烃油品减阻剂减阻性能研究

以1-癸烯为聚合单体,在Ziegler-Natta催化剂TiCl3/AlR2Cl上进行α-烯烃催化聚合研究,考察了主催化剂和助催化剂用量、聚合反应温度及聚合物相对分子质量对聚α-烯烃油品减阻剂减阻性能的影响,确定最佳减阻聚合工艺条件为V(1-癸烯)∶m(TiCl3)∶V(AlR2Cl)=100 mL∶50 mg∶0.25 mL,聚合反应温度为265 K,在该条件下减阻率为45.3%,为高性能减阻剂的工业化开发提供参考。     

长侧链聚α烯烃减阻剂的合成与性能研究

以Ziegler-Natta催化剂TiCl4/Al(i-Bu)3为催化体系，己烯、辛烯、癸烯和十二烯四种长链α-烯烃为聚合单体，制备得到超高相对分子质量聚烯烃减阻剂。考察了聚合反应条件对聚合物相对分子质量的影响，以及单体侧链长度对聚合物结晶性和减阻性能的影响。结果表明：最佳聚合条件为，主催化剂TiCl4浓度为5.2×10-4mol/L，聚合单体与环己烷体积比为1:1，反应时间至少为1440mins（24h）， 此 时聚合产物重均相对分子质量达到3.50×106；通过13C NMR对聚合物进行分子结构表征，证明聚合完全且为目标产物；DSC曲线和XRD谱图表明，随着聚烯烃的侧链长度增加，聚合物结晶性增强， 影 响聚合物减阻剂溶解性。采用旋转圆盘测试方法表征了聚合物减阻率结果表明，在相同相对分子质量条件下，随着聚合物的侧链长度增加，减阻率明显提高。     

聚1-癸烯油品减阻剂催化聚合减阻性能研究

选择1-癸烯为聚合单体,分别在TiCl3/AlR3和TiCl3/AlR2Cl 2种Ziegler-Natta催化体系上进行催化聚合减阻剂性能的研究,考察了主催化剂和助催化剂用量对减阻性能的影响。研究结果表明:随着助催化剂用量的增加,聚合物减阻率呈下降趋势,而主催化剂的用量呈现出不同的规律,为高性能减阻剂的工业化开发提供有益的参考。     

油溶性减阻剂三元共聚物的合成和表征

在管输油品中加入减阻剂是提高管线输送能力的有效方法。利用本体聚合法,在齐格勒 纳塔催化体系下,对1 辛烯/1 癸烯/1 十二烯进行三元共聚,用室内模拟环道评价装置测定了聚合物的减阻率,采用正交试验法考察了不同的聚合条件对减阻率的影响。结果表明,最适宜的反应条件如下：V（1 辛烯）∶V（1 癸烯）∶V（1 十二烯）为1∶4∶5,主催化剂TiCl4/MgCl2用量015 g,助催化剂三异丁基铝（TIBA）用量15 mL时,减阻率达到5325％。用乌氏黏度计测定聚合物的特性黏数并关联Mark Houwink方程计算出黏均相对分子质量为6 629 759,通过IR、XRD和1H NMR对聚合物进行表征,证明该方法所得聚合物聚合度较高,具有工业价值。     

响应面法优化制备戊烯/辛烯/十二烯共聚物减阻剂

采用溶液聚合法,选用Ziegler-Natta催化剂,将1-戊烯作为单体之一,合成了1-戊烯/1-辛烯/1-十二烯三元共聚物减阻剂,通过核磁共振仪(~(13)C NMR)、傅里叶变换红外光谱计(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对聚合物的结构与性质进行了表征,并采用室内环道装置评价了聚合物的减阻性能。采用响应面分析法通过建立减阻率与各因素之间的Box-Behnken数学模型,对三元共聚工艺进行优化,最优聚合条件为:戊烯量0.07 ml,十二烯:辛烯(28)4,主催化剂量0.07 g,助催化剂量0.4 ml,在此条件下得到的三元共聚物在添加量10×10~(-6)时减阻率为59.79%。在实验选取的添加量范围内,各因素对减阻率影响显著性顺序为:戊烯添加量助催化剂用量主催化剂用量十二烯:辛烯;各因素之间的交互作用也显著存在。引入戊烯制备所得的减阻剂结晶度下降,溶解效果明显优于1-辛烯/1-十二烯二元共聚物,减阻率得到了提高。     

1-戊烯/1-十二烯高分子减阻剂的合成与评价

以TiCl_4/MgCl_2为主催化剂,Al(i-Bu)3为助催化剂,α-烯烃为单体,利用溶液聚合法合成了1-戊烯/1-十二烯二元共聚物减阻剂,首次将1-戊烯作为单体引入减阻剂的制备中。利用室内环道评价聚合物的减阻性能,并考察了反应条件对减阻效果的影响。结果表明,最优聚合条件为戊烯添加量为0.05 m L,十二烯用量为16 m L,主催化剂用量为0.08 g,助催化剂用量为0.1 m L,聚合温度为5℃,此时减阻率可达57.62%。~1HNMR、~(13)CNMR对二元共聚物的表征结果表明烯烃聚合完全;一元和二元共聚物的XRD谱图对比结果表明,在1-十二烯中引入1-戊烯共聚可显著降低聚合物的结晶度。     

高抗盐减阻剂的合成及性能评价

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、十六烷基丙烯酰胺为单体,自制低聚物为分散剂,氧化还原体系为引发剂合成了高抗盐减阻剂。通过测定聚合物的溶解速度以及不同浓度、不同矿化度条件下的减阻率,来评价合成减阻剂的减阻性能,通过实验可知,高抗盐减阻剂在10%氯化钙条件下具有76%以上的减阻率;通过测定聚合物的交联悬砂性能以及流变性能,来表征压裂液增稠剂的应用效果,通过实验可知,压裂液增稠剂具有优异的悬砂性能,且具有良好的流变性能。     

油品减阻剂减阻机理及其效果预测研究现状

从减阻机理、减阻率预测和数值模拟3个方面介绍了目前主流的聚合物减阻机理、现场对减阻率预测存在的问题与难点和数值模拟减阻过程的短板,总结了减阻剂的研究现状与存在的问题,为实现减阻剂高效合理的利用指明了研究方向。     

长侧链聚α-烯烃减阻剂的合成及性能

以Ziegler-Natta催化剂TiCl₄/Al(i-Bu)₃为催化体系,己烯、辛烯、癸烯和十二烯4种长链α-烯烃为聚合单体,制备得到超高相对分子质量聚烯烃减阻剂,考察了聚合反应条件对聚合物相对分子质量的影响,以及单体侧链长度对聚合物结晶性和减阻性能的影响。得到的最佳聚合反应条件为:主催化剂Ti Cl4浓度为5.2×10^–4 mol/L,聚合单体与环己烷体积比为1∶1,反应时间至少为1440 min,此时,聚合产物重均相对分子质量达到3.50×10⁶;通过13CNMR对聚合物进行分子结构表征,证明聚合完全且为目标产物;DSC曲线和XRD谱图表明,随着聚烯烃侧链长度的增加,聚合物结晶性增强,影响聚合物减阻剂溶解性。采用旋转圆盘测试方法表征了聚合物减阻率,结果表明,在相同相对分子质量条件下,随着聚合物的侧链长度增加,减阻率明显提高。     

正交试验在预聚合法合成减阻剂中的应用

在管输油品中加入减阻剂是提高管线输送能力的有效方法。以TiCl4/Al（i—Bu）3为引发体系,用本体预聚合法引发α-烯烃聚合。利用正交试验法确定聚合物的合成条件,分析了预聚合时间、预聚合温度、前后助化剂体积比等因素对聚合产物减阻性能的影响。环道测试结果表明,在优化的合成工艺条件下,能够合成减阻率为50．67％（添加量为10mg／L）,增输率为47．5％的聚合物。     

聚α-烯烃减阻剂的合成研究

以TiC13/AlEt2Cl为引发体系,采用本体聚合法引发长链α-烯烃聚合,制备高减阻性能的油溶性减阻剂(DRA)。考察了各项因素对聚合反应的影响,最终确定最优化工艺条件。减阻剂环道减阻测试的结果表明,聚合物在环道中添加的质量浓度为10 ppm时,减阻率高达45.8%。     

高分子减阻剂减阻性能的影响因素研究

对减阻剂减阻性能的影响因素进行了系统讨论,阐述了聚合物相对分子质量及相对分子质量分布、聚合物空间结构、聚合物抗剪切降解、聚合物后处理等因素对减阻性能的影响,并提出我国应加大对减阻剂的生产及利用研究。     

聚合物减阻剂减阻及破坏规律研究

本文借助自主搭建的摩阻测试系统,研究了聚合物减阻剂浓度和剪切速率对减阻效率的影响规律及剪切破坏规律。结果表明,减阻率随剪切速率变化可分为三个阶段,总体趋势为先增大后减小;在较低的剪切速率下,减阻率随浓度的增加而减小,在较高的剪切速率下,减阻率随浓度的增加而增加;聚合物减阻剂的瞬时剪切破坏程度较严重。研究结果可为减阻剂的机理研究和现场施工提供参考。     

输油管道减阻率影响因素及预测模型概述

减阻剂对输油管道减阻增输具有重要意义。概述了现有的油品减阻机理假说,从减阻聚合物的物性、油流规律、管线的几何尺寸以及操作运行状态等方面详细介绍了对输油管道减阻率的影响。总结了三种常见的减阻率预测模型,并说明了各自的适用性,对在输油管道上应用减阻剂具有参考价值。     

双水相聚合物乳液的制备及减阻性能

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,采用水分散聚合法,制备双水相聚合物(NPAM)。相对分子量为380万,粒子分布集中,且粒径小,平均粒径为182.7 nm。室内评价聚合物的减阻效果,其在清水中减阻率达到80%,在10%的盐水中减阻率达到77%。黏弹性能分析,NPAM的抗应变能力较强。双水相聚合物可用作减阻剂,为油气田压裂作业提供优秀的减阻性能。     

一种聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的合成及性能分析

为了降低压裂施工摩阻,增大泵注排量,以丙烯酰胺、3-烯丙基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠和丙烯酸十八酯为原料,采用反相乳液聚合方式合成出聚丙烯酰胺压裂液减阻剂,用傅里叶红外光谱和扫描电镜对产物结构和形貌进行表征,考察了压裂液减阻剂的减阻性、溶解性、耐剪切性、粘弹性和配伍性等性能,实验结果表明：聚丙烯酰胺乳液被成功合成,该乳液的固含量为29.6%,粘均分子量为8.5×10５g/mol,乳液粘度为1800mPa.s;在剪切速率为6.8m/s时,乳液溶解时间为48s;在剪切速率为10m/s,剪切时间为300s时,减阻率保持在70%,耐剪切性能较好;在室温下、剪切速率为10m/s、质量分数为1g/L时,压裂液减阻剂的减阻率为78%,减阻率随着减阻剂质量分数的增大先逐渐增大后保持平衡;粘弹性测试表明聚合物属于粘弹性结构流体,在剪切频率为1Hz,应力变化为5%时,体系的储能模量大于耗能模量且保持稳定;配伍性测试中表明在剪切速率10m/s、质量分数为1g/L、温度为80℃和矿化度为20000mg/L时,聚合物减阻率为53%,助排剂和黏土稳定剂对减阻剂无影响。     

溶剂对聚合物减阻剂流变行为和减阻性能的影响

采用博力飞旋转粘度计测定了减阻剂在不同溶剂中溶液的流变性能,通过减阻剂室内模拟环道评价装置测定了不同溶剂合成的聚合物的减阻率。结果表明,减阻剂属于典型的剪切增稠型非牛顿流体;减阻剂在不同溶剂中溶液的粘度随着温度升高而降低;当环己烷与减阻剂的溶度参数相等时,减阻剂在环己烷中的溶解性能最好。并探讨了剪切增稠流体的减阻机理,分析了不同溶剂合成的减阻剂对减阻性能的影响。     

阳离子型表面活性剂与聚合物复配体系协同减阻作用

为探究阳离子型表面活性剂和聚合物复配体系的协同减阻作用,以阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）和聚合物聚丙烯酰胺（PAM）为研究对象,设计搭建多功能湍流减阻实验测试装置,实验分析聚合物离子类型对复配体系协同减阻的影响,优选复配体系,进一步研究复配体系协同减阻作用随表面活性剂浓度、聚合物浓度、温度的变化规律。实验结果表明：CPAM-CTAC/NaSal复配体系协同减阻作用>AmPAM-CTAC/NaSal复配体系协同减阻作用>NPAM-CTAC/NaSal复配体系协同减阻作用>APAM-CTAC/NaSal复配体系协同减阻作用。CPAM-CTAC/NaSal复配体系的协同减阻作用在CTAC/NaSal浓度达到聚合物饱和浓度（PSP）0.3g/L时到达顶峰,平均减阻效率高达69.22%;当CTAC/NaSal浓度增加至0.5g/L后,平均减阻率迅速减小至10.08%,复配体系的临界广义雷诺数亦迅速降至7535.20,抗剪切性减弱。随着CPAM浓度由0.05g/L增加到0.2g/L,减阻破坏区减阻率可由9.08%增加至57.49%,临界广义雷诺数由31272.43增加到45033.36,抗剪切性增强;当CPAM浓度超过第二临界缔合浓度（CAC Ⅱ）0.15g/L后,减阻破坏区减阻率增加趋势及抗剪切性增强趋势均变缓。此外,相较于单一减阻剂,复配体系耐温性显著增强,55℃时最大减阻率增至69.05%。     

分子模拟在疏水缔合减阻剂合成中的应用

采用分子模拟软件Materials Studio 2017 R2,分别构建不同侧链烷基数的疏水缔合单体与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合,建立聚合物与水分子的混合图层,进行分子动力学模拟,计算不同聚合物在水中的均方根末端距、回旋半径。从模拟结果来看,含十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C_(16)-DMAAC)单体的聚合物分子链尺寸更舒展、具有更大的流体力学尺寸,会产生更好的减阻效果。利用AM、AMPS、C_(16)DMAAC通过反向乳液聚合法在室内合成了疏水缔合减阻剂P(AM/C_(16)-DMAAC/AMPS),对其进行红外分析和粒径分析。利用流体流动阻力测试仪测定不同减阻聚合物的减阻率,由C_(16)DMAAC聚合的减阻剂减阻率可达到70%以上,减阻效果最好,且与模拟结果一致。